Een bus op mierenzuur

Een bus laten rijden op mierenzuur klinkt ongelooflijk ambitieus voor een groep studenten. Dat is het ook, maar ze verwerken niet alle apparatuur in het voertuig zelf. Ze ontwikkelen namelijk een aparte aanhanger, waar de belangrijkste processen plaatsvinden die de bus aandrijft. Dat de studenten de aanhanger volledig zelfstandig ontwikkelen, heeft als groot voordeel dat ze dan aan de bus zélf bijna niet hoeven te sleutelen. Dat zou het project nog veel moeilijker zou maken. “Wij hebben voorgesteld om de aanhanger te ontwikkelen”, zegt Kleingeld. “Dan hoeven de studenten niet alles op de vierkante centimeter te priegelen in de bus zelf. Is er een probleem met de aandrijving? Dan kun je nu zo de aanhanger vervangen of onderzoeken.”

Verschillende mengsels

De aanhanger is als het ware een rijdende opslag, benadrukt Van Lohuizen. De studenten hebben het volgende plan. Windmolens en zonnepanelen wekken elektriciteit op. Als het hard waait en de zon fel schijnt ontstaat er een energie-overschot. Nu zorgt dat nog voor problemen, omdat op ons elektriciteitsnet altijd vraag en aanbod volledig in balans moeten zijn. Het is daarom hoe dan ook slim om het overschot ‘op te slaan’ door er waterstof, kooldioxide en daarna mierenzuur van te maken.

Dat mierenzuur komt vervolgens in de aanhanger van de studenten terecht en gaat naar het ‘vat’ ook wel de reactor, waar van het mierenzuur weer waterstof wordt gemaakt. Dit gebeurt dankzij een katalysator. “Het is de grote innovatie waar wij aan werken”, zegt Van Lohuizen. “Wij gebruiken ruthenium als katalysator. Daar is in Zwitserland al belangrijk en succesvol onderzoek naar gedaan in het laboratorium. Wij passen het toe op een veel grotere schaal.”

Momenteel doen de studenten onderzoek naar wat er precies in het reactorvat moet zitten. De inhoud bestaat uit meerdere vloeistoffen en de kneep zit ‘m in de verhouding. “We testen nu ruthenium in verschillende mengsels”, zegt Van Lohuizen. “Daarnaast kijken we onder meer naar de druk en de temperatuur.”

Op deze manier ontdekken de studenten hoe ze met deze katalysator het beste mierenzuur maken. Dan is het proces overigens nog niet voltooid. Uit het vat komt weliswaar mierenzuur, maar dat wordt alleen als opslag van energie gebruikt. Je kunt het zien als een soort batterij dus. Om een bus te laten rijden moet je van mierenzuur opnieuw waterstof en kooldioxide maken. Waterstof gaat vervolgens naar een brandstofcel en drijft de motor aan. De kooldioxide verlaat de wagen via de uitlaat.

Onder druk meenemen

Dat de studenten zelf onderzoek doen, valt te prijzen volgens hoogleraar anorganische chemie Petra de Jongh van de Universiteit Utrecht. “Ze willen leren van dit project en dat gebeurt ongetwijfeld omdat ze allerlei problemen in de praktijk tegen zullen komen.” De Jongh is niet bij het project van de studenten betrokken maar kijkt er op verzoek van NEMO Kennislink naar.

Of het handig is om voertuigen op mierenzuur te laten rijden, betwijfelt ze. “Het is niet zo efficiënt. Eerst moet je van elektriciteit waterstof maken. Daarna maak je er mierenzuur van en dan weer waterstof. Bij iedere stap raak je een deel van de energie-inhoud kwijt. Dat is een groot nadeel. Ik verwacht daarom niet dat auto’s in de toekomst massaal op mierenzuur rijden. Er zijn nu al auto’s en bussen op waterstof. Dat is veel logischer, omdat er minder stappen nodig zijn om het te maken. Bij waterstof blijft er netto een efficiëntie van maximaal zo’n vijftig procent over. Dat is aanvaardbaar.”

Er is wel een voordeel bij het gebruik van mierenzuur, benadrukt ze. “Het is een vloeistof en geen gas zoals waterstof. Dat moet je namelijk in een container en onder druk opslaan.” De studenten benadrukken daarom dat het veel handiger, veiliger en beter is om op mierenzuur te rijden. Maar volgens De Jongh is het helemaal geen heel groot probleem om waterstof onder druk mee te nemen in een auto. “Er rijden immers al voertuigen op waterstof. In Japan en Duitsland zijn al waterstofauto’s op de weg”, zegt ze.

Leerzaam

De hoogleraar wijst er bovendien op dat het ruthenium dat de studenten als katalysator gebruiken vrij zeldzaam is. “De wereldvoorraad is klein”, weet De Jongh. “Op zich is het geen onoverkomelijk probleem om zeer zeldzame metalen te gebruiken. We gebruiken immers ook palladium en platina voor onze driewegkatalysator, hoewel die nog wel wat minder zeldzaam zijn dan ruthenium. Het betekent echter wel dat er flinke kosten bijkomen, onder meer omdat je een zeer goed recyclingsysteem op moet zetten.”

Overigens is ruthenium als katalysator stabiel en werkt het, volgens de hoogleraar. “Het is uitvoerig in een betrouwbaar laboratorium getest. Eigenlijk maken de studenten nu hun eigen mobiele laboratorium met die aanhanger. Ik zie daar geen onoverkomelijke technische problemen. Het is natuurlijk wel een veel grotere uitdaging om het systeem in een bus te bouwen.”

Het brengt de wetenschap uiteindelijk niet veel verder, benadrukt De Jongh. “Maar het is wel vreselijk leuk wat de studenten doen. Zo kun je het publiek tonen wat er mogelijk is. Bovendien is het natuurlijk heel leerzaam voor de studenten. Laat iedereen maar gekke dingen uitproberen. Het ligt nog open waar voertuigen op rijden in 2050. Dat het mierenzuur is, lijkt mij onwaarschijnlijk. Maar de opgedane ervaring komt zeker ook voor andere systemen van pas.”